Thermal Mass flow sensor สำหรับของเหลว

เช่นเดียวกับการวัดการไหลของก๊าซ การวัดอัตราการไหลเชิงมวลของของเหลวก็ใช้หลักการแบบ Inline เช่นกัน

การวัดลักษณะนี้ หรือที่เรียกว่า Inline Measurement หรือ Direct Through-flow Measurement สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 หลักการหลัก ได้แก่:

  • Constant Temperature Anemometry (CTA)
  • Constant Power Anemometry (CPA)

เนื่องจากการตรวจวัดเกิดขึ้นโดยการตรวจจับการไหล (Sensing) ภายในช่องทางการไหลหลัก (Main Flow Channel) ของอุปกรณ์โดยตรง หลักการทั้งสองรูปแบบนี้จึงไม่มีการใช้ Sensor แบบ Bypass

Thermal Mass Flow Sensor สำหรับของเหลวทำงานอย่างไร?

Thermal Mass Flow Sensor อาศัยคุณสมบัติทางความร้อนของของเหลวในการวัดอัตราการไหลเชิงมวล (Mass Flow Rate) โดยหลักการทำงานนั้น ระบบจะถ่ายเทความร้อนเข้าสู่ของเหลวที่กำลังไหลผ่านอุปกรณ์ ดังแสดงในรูปที่ 1 และเซนเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิจะทำหน้าที่ตรวจวัดปริมาณความร้อนที่ถูกของเหลวดูดซับไป
ในอุปกรณ์ Thermal Mass Flow Meter สำหรับของเหลว ทั้ง Heater และ Sensor จะถูกติดตั้งอยู่รอบท่อการไหลหลักที่ผลิตจากสเตนเลส (Stainless-steel Main Flow Channel Tube)
ด้วยโครงสร้างที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ (Moving Parts) หรือสิ่งกีดขวางภายในท่อ จึงช่วยให้การวัดการไหลมีความเสถียร ลดความเสี่ยงในการอุดตัน และรองรับการใช้งานได้อย่างเชื่อถือได้ในหลากหลายกระบวนการ

รูปที่ 2: หลักการทำงานของ Liquid Flow Sensor แบบ CTA

หลักการ Constant Temperature Anemometry (CTA) สำหรับของเหลว

ชุด Heater และ Sensor จะถูกติดตั้งอยู่รอบท่อการไหล โดยอาศัยหลักการ Constant Temperature Anemometry (CTA) ในการสร้างค่าความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ให้คงที่
ในโครงสร้างนี้ องค์ประกอบตัวแรกจะทำหน้าที่เป็นเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ส่วนองค์ประกอบตัวที่สอง ซึ่งอยู่ในตำแหน่งปลายน้ำ (Downstream) จะทำหน้าที่เป็น Heater ดังแสดงในรูปที่ 2

Heater จะถูกควบคุมให้อยู่ที่อุณหภูมิซึ่งสูงกว่าสภาวะของของเหลวด้วยค่าความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ที่คงที่อยู่เสมอ
อัตราการไหลเชิงมวลที่แท้จริง จะถูกคำนวณจากพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งจำเป็นต่อการรักษาค่า ΔT นี้ให้คงที่ ขณะที่ของเหลวไหลผ่านเซนเซอร์

รูปที่ 3: หลักการทำงานของ Liquid Flow Sensor แบบ CPA

หลักการ Constant Power Anemometry (CPA) สำหรับของเหลว

หลักการ Constant Power Anemometry (CPA) มีลักษณะการทำงานคล้ายกับหลักการ CTA ในหลายด้าน
ซึ่งในระบบ CPA องค์ประกอบทั้งสองจะทำหน้าที่เป็นทั้ง Heater และเซนเซอร์วัดอุณหภูมิพร้อมกัน ดังแสดงในรูปที่ 3

ระบบจะจ่ายพลังงานในปริมาณคงที่ให้กับทั้งสององค์ประกอบอย่างเท่ากัน และค่าความแตกต่างของอุณหภูมิ (ΔT) ที่เกิดขึ้นระหว่างทั้งสองตำแหน่ง จะถูกนำมาใช้ในการคำนวณอัตราการไหลเชิงมวลของของเหลว

Mass Flow Controllers สำหรับของเหลว

การควบคุมการไหลของของเหลวสามารถทำได้โดยการติดตั้ง Control Valve เข้ากับตัวอุปกรณ์ Liquid Mass Flow Meter โดยตรง หรือเลือกใช้งานร่วมกับ Control Valve แบบติดตั้งเชื่อมต่อโดยตรง (Close-coupled) แยกภายนอกอุปกรณ์

Control Valve สำหรับของเหลวของ Bronkhorst ได้รับการออกแบบให้มี Purge Connection เพื่อช่วยไล่อากาศหรือก๊าซออกจากระบบในช่วงเริ่มต้นการทำงาน (Start-up)  ในส่วนของระบบควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ ฟังก์ชันการควบคุมการไหลจะถูกติดตั้งรวมอยู่ภายในวงจรอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานของอุปกรณ์ Thermal Liquid Mass Flow Meter ของ Bronkhorst

ศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมได้จากบทความ ‘How to handle low liquid flows?’ ซึ่งรวบรวมคำแนะนำสำหรับการออกแบบระบบและการเลือกอุปกรณ์ สำหรับการควบคุมอัตราการไหลของของเหลวในระดับต่ำ โดยทั่วไปต่ำกว่า 100 กรัมต่อชั่วโมง

Bronkhorst Thermal Mass Flow Meter สำหรับของเหลว

ตัวอย่างอุปกรณ์ Liquid Mass Flow Meter ที่ใช้ Sensor แบบ Inline ร่วมกับช่องทางการไหลแบบตรง (Straight Flow Channel) ได้แก่:

  • LIQUI-FLOW Thermal Mass Flow Meter และ Controller
  • LIQUI-FLOW Industrial Style สำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม
  • µ-FLOW Series สำหรับการวัดอัตราการไหลในระดับต่ำมาก (Ultra-low Flow Rates)

ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์ Bronkhorst LIQUI-FLOW Series L10/L20 ใช้หลักการวัดแบบ Constant Temperature Anemometry (CTA)
ด้วยจุดเด่นของ Sensor ที่ได้รับการออกแบบเฉพาะ ทำให้อุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้นไม่เกินประมาณ 5 °C ระหว่างการวัด จึงเหมาะสำหรับการใช้งานกับของเหลวที่มีจุดเดือดต่ำ (Low Boiling Point Fluids)

การใช้งาน Thermal Mass Flow Meter และ Controller สำหรับของเหลว

♦ การจ่ายสารหล่อลื่นในกระบวนการผลิตอากาศยาน – อุปกรณ์ Bronkhorst LIQUI-FLOW Thermal Mass Flow Meter สำหรับของเหลว ถูกนำมาใช้ในการตรวจวัดการจ่ายน้ำมันหล่อลื่นสำหรับงานเจาะชิ้นส่วนโครงสร้างลำตัวอากาศยาน (Airplane Fuselage Parts)

โดยระบบดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการควบคุมคุณภาพในการผลิต (Manufacturing Quality Control) เพื่อให้การจ่ายสารหล่อลื่นมีความแม่นยำและสม่ำเสมอในทุกขั้นตอนของการผลิต

ผลลัพธ์ที่ได้ คือช่วยเพิ่มความเสถียรของกระบวนการผลิต พร้อมสนับสนุนคุณภาพและความแม่นยำในการผลิตชิ้นส่วนอากาศยาน อ่านบทความเพิ่มเติม… 

การใช้งาน LIQUI-FLOW ในห้องทดลอง

LIQUI-FLOW™

  • 0.25 – 1000 g/h
  • Small internal volume
  • No moving parts
  • Liquids similar to H2O

μ-FLOW

  • 0,005 – 2 g/h
  • High accuracy
  • Small internal volume
  • No moving parts

LIQUI-FLOW™ Industrial Style

  • 0,25 – 1000 g/h
  • Rugged & weatherproof
  • No moving parts
  • Liquids similar to H2O
Scroll to Top